Verslagen

Voortgangsverslag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

De ziekte van Alzheimer is de meest voorkomende oorzaak van dementie, het treft zeer veel mensen en hun familie. Ondanks jaren van intensief onderzoek, is het nog niet mogelijk om de ziekte te stoppen of te genezen. Wij doen onderzoek naar de cellen in hersenen van Alzheimer patiënten. Een grote groep Alzheimer patiënten is bereid om hun hersenen te doneren voor wetenschappelijk onderzoek na hun dood. In dit unieke hersenweefsel kunnen we als onderzoeker gericht op zoek gaan naar genetische veranderingen die direct relevant zijn voor de ziekte. Dit doen wij in een specifieke celpopulatie, de gliacellen. Naast 100 miljard zenuwcellen, zijn er minstens evenveel zogenaamde gliacellen in het brein. Deze gliacellen ondersteunen de zenuwcellen en zorgen voor de immunologische afweer. In hersenen van Alzheimer patiënten ontstaan eiwitklontjes. De gliacellen reageren op deze eiwitklontjes en proberen ze op te ruimen. Dit is een soort chronische onstekingsreactie. Om de ziekte van Alzheimer goed te begrijpen is het belangrijk om te kijken naar de specifieke rol van deze gliacellen. Wij hebben nieuwe technologie ontwikkeld om de gliacellen uit hersenen te halen en van elkaar te scheiden, zodat het ziekteproces specifiek in deze celtypen bestudeerd kan worden. Ons onderzoek zal voor het eerst laten zien wat nu precies de veranderingen zijn in de verschillende gliacellen in de hersenen van Alzheimer patiënten en niet dementerende controles. Met deze informatie kunnen we de ziekte zeer nauwkeurig beschrijven en op zoek gaan naar effectieve nieuwe geneesmiddelen die de ziekte kunnen voorkomen, stoppen of genezen.

 

Resultaten
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Het eerste project betreffend gen-transcriptie profielen van humane microglia uit post mortem weefsel van jonge en oude individuen is afgerond. Het manuscript wordt binnenkort gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Neuroscience. De genexpressie profielen die we gevonden hebben zijn inmiddels op publieke websites beschikbaar voor Alzheimer onderzoekers. We hebben ook genexpressie profielen van verschillende amyloid beta plaque stadia in post mortem hersenweefsel van Alzheimer patiënten gemaakt. Hierbij hebben we genexpressie gevonden die alleen voorkomt in microglia die zich rondom amyloid beta plaques bevinden. We hebben inmiddels ook microglia uit post mortem breinen van Alzheimer patiënten geïsoleerd. Er liggen nu 21 microglia- en astrocyt samples klaar voor verzending naar onze industriële partner (Pfizer inc.) waar de samples gesequenceerd zullen worden. De bioinformatische analyse van deze samples zal zowel bij Pfizer als in het UMCG plaats vinden. We hebben single cell sequencing van microglia opgezet; dit wordt een belangrijke techniek voor het vervolg van het project. Voor de astrocyt isolaties was het eerste doel om de techniek op te zetten om dit celtype uit humaan post-mortem hersenmateriaal te isoleren. De methode die we nu succesvol hebben opgezet, is gebaseerd op de techniek waarmee we eerder astrocyten uit muizen hebben geïsoleerd. Met behulp van een anti-lichaam tegen GLT-1 voor de astrocyten en CD11B voor de microglia, kunnen we beide populaties nu isoleren. We zijn er achter gekomen dat de kwaliteit van het RNA uit microglia veel beter is dan dat uit astrocyten, terwijl beide celtypen uit hetzelfde weefsel worden geïsoleerd. Hieruit blijkt dat astrocyten gevoeliger zijn voor het post-mortem proces. In overleg met onze industriële partner Pfizer hebben we toch besloten om door te gaan met het verzamelen en voorbereiden van de samples voor de RNAseq. We kunnen mogelijk niet zo deep-sequencen, maar we kunnen wel een overzicht krijgen van de genen die verschillend tot expressie komen in de verschillende Braak stadia. Het RNA uit de astrocyten is wel geschikt voor quantitatieve PCR. We zijn nu in de fase dat we voldoende donoren verzamelen (niet dementerende controles en Alzheimer patiënten) voor de RNAseq.

 

Samenvatting van de aanvraag

Samenvatting
Dit item is dichtgeklapt
Dit item is opengeklapt

Alzheimer’s disease (AD) is the main cause of dementia in elderly and from an epidemiological and economic perspective AD poses a major challenge to our society. In spite of considerable research efforts, there is still no effective therapy that can prevent, hold, or reverse the disease progression. Clearly the identification of novel, effective drug targets and subsequent development of novel drugs has utmost priority.

Neuropathologically AD is characterized by amyloid-beta (A-beta) aggregates forming extracellular plaques, by intraneuronal accumulation of abnormally phosphorylated tau (tangles), and by plaque-associated reactive microglia and astrocytes. Molecularly AD pathogenesis is likely to start with an increased production or decreased degradation of A-beta, leading to A-beta oligomerization and fibrils. The current consensus in the field is that oligomers are the culprit and that they trigger synaptic loss and neuronal degeneration. However, they also induce microglia activation and reactive astrogliosis. A major unsolved question is: which of these molecular and cellular changes are the initiators of dementia in AD patients?

In the 90’s causative gene mutations (APP, PSEN1 and PSEN2) were uncovered in a small patient subset, but this knowledge has not led to a cure. Therefore, the current challenge in AD research is to pinpoint the general primary cause of dementia in the majority of the non-familial AD cases, which is essential to identify generally effective therapeutic targets. For this we need an exact account of the molecular changes at the cellular level during AD disease progression.

At present, genome wide expression studies on AD mouse- and patient brains, have concealed specific changes during disease progression. We propose a novel approach involving genomic analysis of specific cell populations, isolated from post-mortem human AD brains. The detailed account on the transcriptional changes at a cell-type specific level at different AD Braak stages will enable us to model the AD pathogenesis with cellular resolution. This will provide novel and selective targets for drug development.

The feasibility of this approach to determine the molecular pathogenesis at the cellular level is supported by previous achievements of our groups:

- Cell-type specific gene expression analysis in an AD mouse model revealed novel mechanisms involved in AD pathogenesis. We showed that the immunoproteasome is significantly activated in AD and we identified a dominant astrocyte based gene expression network that contains novel signalling pathways relating to AD pathogenesis.

- In a meta analysis study on brain cell-type specific gene expression profiles obtained from different mouse models for aging and AD, we identified networks that relate to joint signalling pathways that are associated both with aging and AD pathogenesis. However, we have also found gene clusters that are specifically related either to aging or to the AD disease process.

 

We aim at identifying gene regulatory networks, based on molecular changes in microglia and astrocytes acutely isolated from post-mortem brains of controls and AD patients. We will start with tissue sampling of post mortem non-demented control and AD brains, and isolation of astrocytes and microglia followed by extraction of RNA. The RNA expression profiles of the different cell-types will be determined using RNA sequencing, which will be performed by our partner Pfizer (in collaboration with the Boddeke and Hol labs), together we will also perform the bioinformatics analysis.

 

Cell-specific gene expression network analysis will be correlated to AD pathology. Targets will be validated in human brain tissue at RNA and protein level with quantitative PCR and immunocytochemical techniques. Our current data support the feasibility of the proposed approach, which will provide unique insight into cell-type specific gene regulatory networks and their changes during the progression of AD.

 

The major deliverables of the proposal will contain the most detailed account of molecular changes in glia during AD pathogenesis, novel drug targets, and potential novel biomarkers.

 

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: NavigatieDirect naar: Onderkant website